Все для дітей


Сергій Венецкий
РОЗПОВІДІ ПРО МЕТАЛИ

ПЛАТИНА:

ЗА ТРЬОМА ЗАМКАМИ

Знахідка конкістадорів. - Указ іспанського короля. - Знову в Європі. - Близькі родичі. - Перший в Росії. - "Алмазна" сталь. - Штурм фортеці. - Помилка міністра фінансів. - На добру пам'ять. - Скарб у відходах. - Лауреат Демидівської премії. - В грам видобуток. - Привітний прийом. - Іскри гаснуть на вітрі? - З великою швидкістю. - Це було в Донбасі. - У грізний рік. - Прозорі дзеркала. - Дар Монтесуми. - Виміряйте температуру. - Три ключа. - Рівняння на платину. - "Для всіх часів, для всіх народів". - Оранжеві промені. - Платина ставить діагноз. - Не відчуваючи болю. - Скромний пляжний костюм. - Висока честь.

У XVI і XVII століттях іспанські конкістадори безцеремонно розкрадали багатства стародавніх держав ацтеків та інків. Тонни золота, срібла, смарагдів заповнювали трюми галеонів, які постійно курсували між Америкою і Іспанією. Одного разу завойовники, пересуваючись вздовж річки Платино-дель Пінто (Колумбія), виявили на її берегах золото і крихти невідомого їм важкого сріблястого металу.  Конкістадори вважали платину нікуди не придатним металом....З-за високої тугоплавкости він виявився ні на що не придатним і лише утруднював очищення золота. Новий метал іспанці вирішили назвати платиною, що означає "серебрецо" ("серебришко", "погане срібло"), висловивши тим самим своє недобре ставлення до нього.

Все ж досить великі кількості платини були вивезені в Іспанію, де її продавали за ціною, значно нижчою, ніж срібло. Невдовзі іспанські ювеліри виявили, що платина добре сплавляється з золотом, і ті з них, хто був не чистий на руку, стали домішувати її до золота при виготовленні ювелірних виробів і фальшивих монет. Про ці "витівки" ювелірів стало відомо короля, і той не знайшов нічого кращого, як видати указ, який вимагає припинити ввезення в країну нікчемного металу, а заодно і знищити всі запаси, щоб шахраї-ювеліри не могли більше морочити голову чесним людям.

Чиновники королівських монетних дворів зібрали всю наявну в Іспанії і її колоніях платину, що отримала до цього часу такі дошкульні прізвиська, як "гниле золото", "лягушачье золото", і публічно зрадили цей метал "страти" через його "брехливою сутності": зібрану платину втопили в морі і річках - там, де глибше. Надалі таку операцію повторювали ще не раз. Настільки сумно завершився перший етап у біографії платини.

У середині XVIII століття в Іспанії вийшов у світ двотомник мореплавця, астронома і математика Антоніо де Ульоа "Подорож по Південній Америці". Перебуваючи там в експедиції, вчений зацікавився самородної платиною, привіз її в Європу і докладно описав у своїй книзі, після чого опальний метал привернув до себе увагу багатьох європейських вчених.

Ґрунтовне вивчення платини провів шведський хімік Хенрік Шеффер, який довів, що вона є не сумішшю вже відомих металів (наприклад, золота і заліза), як стверджували деякі вчені, а новим хімічним елементом.

Дослідження платини призвело до відкриття кількох металів, супутніх їй в природі і отримали загальну назву платинових: 1803 році були відкриті паладій і родій, в 1804 році - осмій і іридій, а через сорок років хімікам став відомий і останній елемент цієї групи - рутеній.

Робіт у цій галузі значною мірою сприяв той факт, що в 1819 році на Уралі поблизу Єкатеринбурга (нині Свердловськ), геологи виявили розсипні родовища платини. Через п'ять років у цих краях почав діяти перший в Росії платиновий рудник. Про багатство уральських розсипів говорить кумедний факт: в ті часи місцеві мисливці били дичину дробом з платини.

Приблизно тоді ж цей метал почали використовувати як добавку до сталі. "6 фунтів стали расплавлены були з 8 золотниками очищеної платини в огнепостоянном глиняному горщику, охороняючи метал від доступу повітря, - писав у 1825 році "Гірський журнал". - Розплавлена маса була вилита в чавунну форму і скоро охолоджена в холодній воді. За розломі сталевого бруска сталь виявилася досить однорідної висипки і настільки мілкою, що простими очима неможливо було угледіти зернистого її складання. Будучи виточена і загартована, без відпустки, вона різала скло, як алмаз, рубала чавун і залізо, не притупляясь... Взагалі платинистая сталь набагато твердіше усіх досі відомих і витримує найбільші удари, не ламаючись". За надзвичайно високу твердість така сталь отримала назву "алмазної". У цій ролі платина виступала досить довго, але потім змушена була поступитися своє місце менш дорогого і до того ж ще більш здатному вольфраму.

Важливу сторінку в біографію платини вписав відомий російський інженер і вчений П. Р. Соболевський. Очоливши петербурзьку З'єднану лабораторію Департаменту гірських і соляних справ, Гірничого кадетського корпусу і Головної гірської аптеки, він разом зі своїм співробітником металургом Ст. Ст. Любарським приступив до дослідження сирої платини і розробці технології перетворення її в ковкий метал. Вся заковика полягала в тому, що жодна з існуючих тоді печей не могла нагріти платину до точки її плавлення, яка дорівнює 1769°С, або хоча б до близької до температури. А це було необхідною умовою, без якого платина не погоджувалася брати ту чи іншу потрібну форму. Так, було над чим поламати голову.

Якщо фортеця не вдається опанувати штурмом, доводиться шукати інші шляхи. Так і зробили дослідники. Вони заповнили губчастої платиною (такий пористий метал виходив при хімічній обробці руд) спеціально виготовлені залізні форми, спресував її на гвинтовому пресі, нагріли до сказу, потім знову піддали великого тиску. І метал здався: минаючи плавлення, губчаста платина перетворилася в монолітні вироби, які не можна було відрізнити від литих. Так у 1826 році вперше в історії техніки було створено і застосовано на практиці оригінальний технологічний процес, що зберіг своє значення й донині: він лежить в основі сучасних методів порошкової металургії.

Заслуги Соболевського були відзначені міністром фінансів Е. Ф. Канкриным. Він запропонував щорічно видавати вченому "у зразкову винагороду" за 2500 рублів понад платні, "аж поки перебуває на службі". Цар затвердив пропозицію міністра.

Тоді ж Соболевському було доручено приступити до карбування 3-, 6 - і 12-рублевих платинових монет. Вже незабаром петербурзький Монетний двір почав повним ходом випускати такі гроші. За порівняно короткий термін було випущено майже півтора мільйона платинових монет, на які пішло близько 15 тонн платини. Однак ціна на цей метал росла, як кажуть, не по днях, а по годинах, і уряд зрозумів, що зробив помилку: платинові гроші ставали все дорожче і дорожче, в результаті чого істинна вартість значно перевищила номінальну і вже незабаром вони фактично вийшли з обігу. Цим, з одного боку, сприяли заходи, вжиті міністерством фінансів з метою повернення платини в казну, а з іншого боку, ініціатива приватних осіб, які воліли розплачуватися іншими грошима, залишай платинові собі "на добру пам'ять". Зараз ці монети - велика рідкість: їх можна побачити лише в дуже небагатьох великих нумізматичних колекціях.

Випуск платинових монет несподівано надав користь науці. В лабораторії Монетного двору накопичилося досить багато залишків платинових руд - відходів від виробництва монет. У 1841 році професор хімії Казанського університету Карл Карлович Клаус попросив Монетний двір надіслати йому для дослідження кілька фунтів цих залишків. Прохання було задоволене, і вчений приступив до аналізу, здавалося б, ні на що не придатних відходів. До свого здивування він виявив у них до 10% платини і невеликі кількості осмію, іридію, паладію і родію.

Нікого до цього не хвилювали залишки відразу перетворилися по суті справи багатющий скарб. Клаус негайно повідомив про отримані результати в Гірське управління. Через деякий час вчений приїхав до Петербурга, де його прийняв граф Канкрін. Той уважно поставився до повідомлення хіміка і надав йому сприяння в отриманні платинових залишків для подальших досліджень.

Наполеглива праця Клауса увінчався успіхом: йому вдалося довести, що серед інших, вже відомих елементів платинові залишки містять новий метал, якому вчений в честь нашої країни дав ім'я "рутеній" (від латинської назви Росії). За це відкриття Клаус отримав повну Демидівську премію, присуждавшуюся російською Академією наук.

Видобуток платини на Уралі швидко зростала. Показово, що ще на початку XX століття на частку Росії припадало близько 95% від загальної кількості платини, видобутої у світі (решта 5% виробляла Колумбія). Надалі на світовий ринок почала надходити платина з Південної Африки, Канади.

Характерно, що якщо щорічне світове виробництво золота давно перевалило за тисячу тонн, то видобуток платини і зараз обчислюється лише десятками тонн. У цьому немає нічого дивного: слова поета "в грам видобуток, у рік праці" можуть бути з повним правом віднесені до платини. Дійсно, щоб отримати грам цього металу, деколи доводиться переробляти сотні кубометрів руди - цілий залізничний вагон. Це пояснюється надзвичайною бідністю платинових руд і відсутністю великих родовищ платини. У самородному стані вона зустрічається вкрай рідко. Найбільший з коли-небудь знайдених самородків платини важив менше 10 кілограмів .

Практичне застосування цей метал став знаходити ще на початку минулого століття, коли комусь прийшла в голову вдала думка виготовити з нього реторти для зберігання концентрованої сірчаної кислоти. З тих пір виключно висока стійкість платини по відношенню до кислот забезпечує їй привітний прийом в хімічних лабораторіях, де вона служить матеріалом для тиглів, чашею, сіток, трубок та інших лабораторних атрибутів. Велика кількість платини витрачається також на виготовлення кислото - і жаротривкої апаратури хімічних заводів.

Незважаючи на те що платиновий гвинт, яким перемішують скломасу на знаменитих скловарних заводах Чехословаччини, коштує три чверті мільйона крон, а платиновий тигель, де відбувається цей процес, - вдвічі більше, гра варта свічок: таке обладнання вважається найсучаснішим, що дозволяє отримувати високоякісні скла для мікроскопів, біноклів і інших оптичних приладів.

Хіміки знайшли платині ще одне важливе застосування: вона виявилася найактивнішим каталізатором для багатьох хімічних процесів. Ця здатність платини дозволила угорським винахідникам створити нещодавно запальничку нового типу: у ній немає ні традиційного зубчастого колеса; ні кременя. Варто зняти ковпачок - негайно ж з'являється полум'я: виходить із запальнички газ спалахує від зіткнення з повітрям. Але ця реакція протікає лише в присутності каталізатора. Їм служить платинове кільце, через яке витікає газ. Такий запальничці не страшний вітер. Більш того, чим він сильніший, тим енергійніше йде реакція, тим довше язичок полум'я. Як тільки кільце закривається ковпачком, полум'я гасне.

В якості каталізатора платина абсолютно необхідна для окислення аміаку при виробництві азотної кислоти. Суміш аміаку і повітря з великою швидкістю продувають через найтоншу платинову сітку (має до п'яти тисяч отворів на кожен квадратний сантиметр), при цьому утворюються оксиди азоту і водяна пара. При розчиненні оксиду азоту у воді і виходить азотна кислота.

В практику заводського виробництва азотної кислоти платина увійшла завдяки роботам піонера вітчизняної азотнокислотной промисловості І.І. Андреєва, протягом довгого часу вивчав вплив різних каталізаторів на окислення аміаку. Сталося це в роки першої світової війни, коли потреба в азотній кислоті, необхідній для одержання вибухових речовин, різко зросла. Ще б: адже на кожен кілограм вибухівки витрачалося більше двох кілограмів азотної кислоти. До кінця 1916 року місячна потреба російської армії у вибухових речовинах становила близько 6400 тонн. Природне сировину для одержання азотної кислоти було лише в Чилі, тому всі брали участь у війні країни, відчуваючи гостру азотно-кислотний голод, гарячково шукали шляхи його тамування.

Тоді-то Андрєєв і запропонував використовувати в якості шуканого сировини аміак, що міститься у відходах коксового виробництва. Проведені ним дослідження переконали його у високих каталітичних здібностях платини і в тому, що в її присутності аміак окислюється дуже енергійно. За пропозицією проекту Андрєєва в Донбасі, де були зосереджені коксохімічні підприємства, а отже, було досить аміаку, почали будувати завод для виробництва азотної кислоти. Влітку 1917 року він вже дав свою першу продукцію - азотнокислотная проблема була успішно вирішена.

Про величезному значенні, яке до цього часу надавалося платині, можна судити з такого факту: у грозному для нашої країни 1918 році в Росії був організований спеціальний інститут з вивчення цього металу, пізніше увійшов до складу Інституту загальної та неорганічної хімії Академії наук СРСР. Тут і понині ведеться велика науково-дослідна робота, пов'язана з хімією і технологією елементів платинової групи.

В платині сьогодні потребують не тільки хіміки. Здатність добре впаиваться в скло робить її важливим матеріалом для виготовлення багатьох скляних приладів.

Завдаючи найтонший шар цього металу на скло, отримують платинові дзеркала, володіють цікавим властивістю, так званої однобічною прозорістю: з боку джерела світла дзеркало непрозоро і відображає знаходяться перед ним предмети, як і звичайне дзеркало. Але з тіньової сторони воно прозоре, як скло, і, таким чином, ви можете бачити все, що знаходиться по інший його бік. Платинові дзеркала отримали свій час широке поширення в США. Їх вставляли замість скла у вікна нижніх поверхів різних контор і установ, а в житлових приміщеннях вони з успіхом заміняли завіси.

 Монтесума відправив кілька дзеркал в дар королю Іспанії.до Речі, перші платинові дзеркала, але не скляні, а "суцільнометалеві", які представляли собою добре оброблений і відполірований до блиску лист платини, виготовляли ще стародавні ацтеки. Як вони це робили - досі загадка: адже платина добре кується тільки при білому калении, тобто при дуже високій температурі, недоступною металургам того часу. Але, як би те ні було, знаменитий вождь ацтеків Монтесума послав кілька таких дзеркал в дар королю Іспанії. Монарх "не залишився в боргу": у 1520 році Монтесума був узятий в полон конкістадорами, а потім страчений.

Властивість губчастої платини поглинати великі обсяги газу лежить в основі дивного явища: водень або кисень, укладені в герметично закритий платиновий посудину, при нагріванні "випливають" з нього, оскільки молекули газу проходять крізь платинові стінки судини, як вода крізь сито.

Плідно трудиться платина і у сфері вимірювання високих температур. В техніці досить широко застосовують платинові термометри опору. Принцип їх дії заснований на тому, що при нагріванні електричний опір платини зростає дуже суворої і постійній залежності від температури. Підключена до приладу, який реєструє зміна опору, платиновий дротик без зволікання сигналізує йому про самих незначних коливаннях температури.

Ще більш поширені так звані термопари - нескладні, але дуже чуйні термоизмерительные прилади. Якщо спаяти два дротики з різних металів, а потім нагріти місце спаю, то в ланцюзі з'явиться електричний струм. Чим вище температура нагрівання, тим більша електрорушійна сила виникає в ланцюзі термопари. Для виготовлення цих приладів часто використовують платину і її сплав з родієм або іридієм.

Разом з іридієм платина вже досить тривалий час виконує ответственейшее доручення суспільства. У Ленінграді на Московському проспекті є зовні нічим не примітна будівля, біля входу в яке висять чорні таблички, де на двох мовах - по-російськи і по-французьки - написано: "Державні еталони СРСР". Це - один з корпусів Всесоюзного науково-дослідного інституту метрології імені Д.І. Менделєєва. Тут в сейфі за товстими дверима зберігається еталон кілограму, виготовлений ще в 1883 році із сплаву платини (90%) з іридієм (10%).

Увійти в цей сейф, де підтримують строго постійну температуру і вологість, можна лише в присутності трьох осіб: директора інституту, вченого зберігача державних еталонів та вченого зберігача даного еталону. Кожен з них має ключ від одного з трьох замків сейфа. Масивні двері відкриється лише тоді, коли в замки вставлені всі три ключа. Еталон, який представляє собою циліндрик висотою і діаметром 39 міліметрів , спочиває на підставці з гірського кришталю під двома скляними ковпаками.

Періодично на надчутливих метрологічних вагах, що реагують навіть на дихання людини, державний еталон "екзаменує" вторинні еталони. Щоб уникнути навіть найменших поштовхів, викликаних рухом на вулиці або роботою яких-небудь механізмів у самому будинку, ваги встановлені на фундаменті глибиною 7 метрів . Для збереження в приміщенні постійної температури і вологості вагами керують дистанційно - з сусідньої кімнати.

За своє майже столітнє існування державний еталон кілограма, незважаючи на ретельне зберігання, все ж змінив свою масу на 0,017 міліграма. Але це відхилення настільки незначно, що в квітні 1968 року платино-иридиевый циліндрик знову був затверджений Державним еталоном кілограма СРСР.

У тому ж самому сейфі в спеціальному футлярі зберігається і платино-иридиевый стрижень, який ще недавно служив державним еталоном метра. Ця лінійна одиниця, яка дорівнює одній сорокамиллионной частині довжини паризького меридіана, була встановлена у Франції в 1791 році. Через вісім років був виготовлений первинний еталон метра, який і зараз знаходиться в Парижі, в Міжнародному бюро мір і ваг. На ньому написано: "Для всіх часів, для всіх народів". Метр дійсно став найпоширенішою на нашій планеті мірою довжини. З 1889 року і до недавнього часу точна копія паризького еталона, виконана навіть з металу тієї ж самої плавки, служила "головним метром" нашої країни.

Вчені постійно шукають нові шляхи підвищення точності еталонів, і в 1960 році платино-иридиевому стрижня довелося подати у відставку. На зміну йому прийшов промінь кріптоновой лампи. Більше двадцяти років еталоном метра служила довжина, що дорівнює 1650763,73 довжини хвилі помаранчевого випромінювання криптону-86. Але як же користуватися таким еталоном? Ці турботи лягли на плечі спеціального інтерференційного приладу, який визначає, чи вкладається довжина хвилі необхідну кількість разів у сличаемой метрової мірою. Але життя не стоїть на місці, і в 1983 році міжнародний з'їзд метрологів прийняв нове визначення метра: відтепер метром вважається відстань, яку проходить лазерний промінь за 1299791458-ю частку секунди.

Існує ще один еталон - світловий також безпосередньо пов'язаний з платиною. Як його використовують світіння, що виходить з порожнини трубки (матеріалом для неї служить плавлений оксид торію), зануреної в розплавлену платину. Вимірювання проводять під час затвердіння платини. Оскільки в цей час температура її не змінюється, одиниця сили світла (свічка, або кандела) відтворюється з дуже високим ступенем точності.

 Платина завойовує міцні позиції в медицині.Платина завойовує міцні позиції в медицині. Спеціальні електроди з цього металу, що вводяться в кровоносні судини, служать хірургам багатьох країн для діагностики різних, головним чином серцевих захворювань. Такий метод називається платино-водневим, так як в основі його лежить електрохімічна реакція між цими елементами.

Цікаве і важливе застосування знайшли платині нещодавно американські лікарі зі штату Огайо. Вони розробили принципово новий метод анестезії, який полягає в наступному. Платинової платівкою довжиною кілька сантиметрів спинний мозок з'єднують з електричним стимулятором. При найменшому русі пацієнта апарат посилає електричний сигнал в мозок, блокуючи таким чином больові відчуття.

У великій пошані платина у зубних техніків, яких приваблює її неокисляемость - найважливіша властивість матеріалу для протезів. Проте в чистому вигляді платина занадто м'яка, щоб успішно виконувати цю роль, зате її сплави, що володіють і високою міцністю, успішно служать в якості зубних коронок і штучних зубів. Спочатку для підвищення твердості до платини додавали срібло і нікель, потім для цієї мети стали використовувати золото і платинові метали. В союзі з ними корозійностійка платина знаходить до того ж надзвичайну зносостійкість - будь горішок їй стає по зубах. Чимала частина видобутої у світі платини надходить сьогодні в руки ювелірів, які почали виявляти до неї особливий інтерес після того, як ціни на цей метал у кілька разів перевищили ціни на золото. Вже перед першою світовою війною увійшли в моду платинові кільця, брошки, сережки, брелоки та інші прикраси. Деколи цього найціннішого металу доводиться за примхою товстосумів грати малоприємну роль - з нього виготовляють ланцюжки для улюблених болонок або клітини для вчених папуг. А кілька років тому в Лондоні демонструвалася новинка купального сезону - пляжний костюм типу "міні-бікіні". Цей скромний наряд коштував "всього" 50 тисяч доларів, - оскільки в тканину були вплетені платинові нитки і, крім того, з платини були виконані різні прикраси, скромно, але зі смаком доповнюють модель. З цілком зрозумілих причин під час показу костюма манекенницю супроводжував озброєний охоронець. Але якщо в залі вистачило одного вартового, то на пляжі знадобиться цілий взвод охоронців. Втім, це вже дрібниці.

Поряд з чистою платиною ювеліри використовують і її сплави з іншими металами, які вводяться для підвищення твердості, або щоб зробити прикраси дешевше в розрахунку на покупців, що не володіють великим достатком, але не бажають тим не менш відставати від моди.

В СРСР платині надана велика честь: з неї зроблено рельєфне зображення В.І. Леніна на вищому чині нашої країни. Напередодні Ігор XXII Олімпіади, що проходили в 1980 році в Москві, були випущені в обіг радянські олімпійські монети. Найдорожчі з них - достоїнством 150 рублів - виготовлені з платини.

 



  © 2014 Все для дітей